Кальмари та каракатиці — це одні з найунікальніших істот на Землі: вони миттєво змінюють забарвлення, рухаються реактивним способом і мають найрозвиненішу нервову систему серед безхребетних. Однак довгий час залишалося невідомим, звідки вони походять і як їм вдалося вижити після загибелі динозаврів. Нещодавно, за інформацією SciTechDaily з посиланням на дослідження в Nature Ecology & Evolution, вчені з Окінавського інституту науки і технологій (OIST) дали несподівану відповідь на це питання.
Основні факти
Дослідницька група на чолі з доктором Густаво Санчесом секвенувала три нові геноми кальмарів і, об’єднавши ці дані з раніше відомими, створила перше повне еволюційне дерево групи декаподиформ. Результати показали, що кальмари і каракатиці з’явилися близько 100 мільйонів років тому у середині крейдяного періоду, мешкаючи глибоко в океані. Протягом тривалого часу їх еволюція була майже стабільною, але після катастрофічного масового вимирання на межі крейдяного і палеогенового періодів (66 млн років тому) відбувся стрімкий розвиток та освоєння мілководних територій. Вчені назвали цей процес моделлю «довгого запалу», що означає тривалу фазу повільних змін і раптовий вибух еволюційної активності.
Особливість кальмарів полягає також у величезних геномах — вони можуть у двічі перевищувати людський, що суттєво ускладнює їхнє секвенування.
Чому загадка залишалась нерозгаданою довго
Хоч кальмари і каракатиці (декаподиформи) відомі науці вже давно, їхня еволюційна історія залишалася надзвичайно складною для реконструкції. Це пов’язано з двома головними причинами: відсутністю багатьох скам’янілостей та недостатньою кількістю геномних даних. Тіло кальмара переважно м’яке, і воно практично не зберігається у викопних шарах. Поодиноким винятком є внутрішні тверді структури — наприклад, тонкий гладіус у кальмарів або пориста кістка-каракатиця, які протягом десятиліть вводили дослідників в оману через значні відмінності в будові. Наприклад, спіральна черепашка кальмара Spirula spirula своїми формою нагадувала кістку каракатиці, внаслідок чого його довго помилково відносили до близьких родичів каракатиць.
Крім того, геноми кальмарів надзвичайно великі — іноді до 10 мільярдів пар основ, що значно складніше, ніж 3 мільярди у людей. Щоб розшифрувати такі геноми, були потрібні сучасні методи та потужні обчислювальні ресурси, які лише нещодавно стали доступними. Саме завдяки цим технологічним проривам команда змогла вперше зібрати і проаналізувати повні геномні послідовності, що дозволило зробити суттєвий крок уперед у розумінні еволюції цих морських створінь.
Виявлення «довгого запалу» — ключова концепція, яка пояснює, як саме кальмари пройшли крізь критичний період масового вимирання. Довготривала стабільність в глибинах океану забезпечила їм безпечне середовище, де вони змогли витримати екологічний шторм, викликаний падінням астероїда Чиксулуб. Чи саме це глибоке середовище створило унікальні умови для розвитку кисневих «притулків», де концентрація кисню була достатньою для підтримки життя, але недостатньою для більшості хижаків і конкурентів — це стало їхньою перевагою. Після того, як екосистеми на мілководдях були звільнені, кальмари швидко вийшли на цей простір, де почався їхній еволюційний вибух.
Додатково, аналіз показав унікальні генетичні особливості, пов’язані з нервовою системою, пігментацією, а також системами м’язів і руху, які зумовлювали високу адаптивність цих організмів. Це пояснює їхню здатність до миттєвої зміни кольору і надшвидкому реактивному руху, що разом з іншими біологічними механізмами сприяло їхньому швидкому поширенню та успіху після масового вимирання.
Відкриття OIST відкриває нові перспективи не лише для розуміння еволюції головоногих молюсків, а й для загального дослідження виживання видів у критичних екологічних умовах. Воно підкреслює важливість глибоководних біотопів як «сховищ» біорізноманіття під час планетарних катастроф та дає науковцям ключ до пошуку подібних моделей виживання серед інших груп організмів у далекому минулому Землі.
